Биология животных и растений помогает в улучшении технологий, так, вдохновлённые уникальными структурными элементами мембран биологических клеток животных и растений, исследователи Университета Пердью увеличили производство наноразмерной электроники, воспроизведя живую молекулярную точность и «нарастив» цепь солнечных элементов для использования на электронных поверхностях.

На фото: Шелли Кларидж, доцент Университета Пердью, ведет исследования по совершенствованию электронных устройств и устройств преобразования энергии. Фото: Винсент Уолтер

Эта технология может решить некоторые из самых серьезных проблем в производстве наноразмерных электронных и оптоэлектронных устройств: расширение масштабов для удовлетворения производственного спроса на более качественные, более быстрые телефоны, компьютеры и другие электронные устройства.

В клеточных мембранах молекулы с характерными головами и хвостами стоят плотно упакованными, как пассажиры в метро в час пик. По большей части, только головы молекул подвергаются воздействию окружающей среды вокруг клетки, где они контролируют взаимодействие с другими клетками и с миром в целом.

«Биология разработала феноменальный набор строительных блоков для встраивания химической информации в поверхность», – говорит Шелли Кларидж, доцент кафедры химии и биомедицинской инженерии в Пердью, которая возглавляет группу. «Мы надеемся перевести то, что мы узнали из биологического дизайна, для решения текущих задач по масштабированию при промышленном производстве наноразмерных электронных и оптоэлектронных устройств».

Одна из таких проблем масштабирования связана с управлением структурой поверхности в масштабах менее 10 нанометров – потребность, общая для современных устройств для вычислений и преобразования энергии.

Исследовательская группа Claridge обнаружила, что можно проектировать поверхности, на которых фосфолипиды сидят, а не стоят на поверхности, обнажая головы и хвосты каждой молекулы. Поскольку клеточная мембрана удивительно тонкая, всего несколько атомов в поперечнике, это создает полосатые химические структуры со шкалами от 5 до 10 нм, что очень важно для дизайна устройства.

Одно уникальное открытие команды показывает, что эти полосатые, «сидящие» монослои фосфолипидов влияют на форму и выравнивание жидких нанокапелек, размещенных на поверхностях. Такое направленное смачивание на молекулярном уровне может локализовать взаимодействия раствор-фаза с двумерными материалами, потенциально способствуя осаждению компонентов для устройств на основе графена

По материалам phys.org